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Die vorliegende Erfindung betrifft ein rotierendes Schleifinstrument mit einem Instrumentenkopf und mit einem Schaft, wobei an dem Instrumentenkopf eine Einbettungsschicht und in der Einbettungsschicht eingebettete Schleifkörper angeordnet sind. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Schleifinstruments.
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Derartige Schleifinstrumente sind beispielsweise als sogenannte Diamantschleifer bekannt, bei denen die Schleifkörper in Form von kleinen Diamantkörnern in beispielsweise eine Nickelschicht eingebracht sind. Derartige Schleifinstrumente können beispielsweise als Dentalinstrumente, als Instrumente für die Hand- und Fußpflege oder auch als Feinwerkzeug für die Metallverarbeitung, beispielsweise im Goldschmiedehandwerk, Anwendung finden.
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Insbesondere bei der Verwendung am menschlichen Körper kann es bei Personen, die empfindlich auf Nickel reagieren, zu Problemen kommen, wenn die Schleifkörper verschlissen sind oder aus der Einbettungsschicht herausgebrochen sind und somit ein direkter Kontakt zwischen dem menschlichen Körper und der Nickelschicht entsteht.
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Ferner besteht bei derartig bekannten Schleifinstrumenten häufig das Problem, dass für den Benutzer optisch nicht erkennbar ist, wenn ein starker Verschleiß des Schleifinstrumentes vorliegt.
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Schließlich besteht insbesondere bei der Anwendung derartiger Schleifinstrumente als Dentalinstrumente das Problem einer zuverlässigen Reinigung nach Gebrauch. Bei bekannten Geräten ist es vielfach schwierig, eine vollkommen rückstandsfreie Reinigung herbeizuführen, da in den Zwischenräumen zwischen den Diamantkörpern Infektionen auslösende Keime haften bleiben können.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein rotierendes Schleifinstrument der eingangs genannten Art weiterzubilden, bei dem das Problem von allergischen Reaktionen reduziert und ferner eine verbesserte Reinigungsfähigkeit gegeben ist. Ferner sollte das neue Schleifinstrument vorzugsweise das Erkennen eines Verschleißzustands erleichtern. Es ist ferner die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifinstruments bereitzustellen.
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Die Erfindung ist definiert durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 11.
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Bei dem erfindungsgemäßen rotierenden Schleifinstrument mit einem Instrumentenkopf und mit einem Schaft, wobei an dem Instrumentenkopf eine Einbettungsschicht und in der Einbettungsschicht eingebettete Schleifkörper angeordnet sind, ist vorgesehen, dass die Einbettungsschicht oder eine die Einbettungsschicht bedeckende Panzerschicht mit mindestens einer oxidkeramischen oder keramisch-organischen Beschichtung beschichtet ist.
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Eine derartige Beschichtung deckt die Einbettungsschicht bzw. die Panzerschicht ab, so dass ein Kontakt der Einbettungsschicht oder der Panzerschicht mit Personen vermieden werden kann und somit die Gefahr von Reaktionen der Personen auf Materialien der Einbettungsschicht vermieden werden kann.
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Ferner besitzt eine oxidkeramische oder keramisch-organische Beschichtung eine vorteilhaft zu reinigende Oberfläche, so dass die Reinigungsfähigkeit eines derartigen rotierenden Schleifinstrumentes verbessert ist. Die erfindungsgemäße oxidkeramische oder keramisch-organische Beschichtung weist ferner eine sehr große Härte auf, so dass durch die Beschichtung eine zusätzliche Haltefunktion der Schleifkörper an dem Instrumentenkopf erreicht wird, so dass die Haltbarkeit der erfindungsgemäßen Schleifinstrumente verbessert ist.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Einbettungsschicht mit einer Panzerschicht bedeckt ist, weist die Panzerschicht eine größere Härte als die Einbettungsschicht auf und dient zur zusätzlichen Stabilisierung der Schleifkörper in der Einbettungsschicht und dem Schutz der Einbettungsschicht.
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Der Schaft kann beispielsweise aus einem metallischen Material bestehen, Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Beschichtung eine Sol-Gel-Schicht ist. Eine derartige Schicht hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, da sie in vorteilhafter Weise über den Sol-Gel-Prozess hergestellt werden kann. Dadurch ist die erfindungsgemäße Beschichtung auf einfache Art und Weise auf die Einbettungsschicht aufbringbar. Unter Sol-Gel-Schicht wird eine über den Sol-Gel-Prozess hergestellte anorganische oder hybridpolymere Schicht verstanden. Derartige Sol-Gel-Schichten sind auch homogene, nanokristalline Schichten oder organisch-anorganische Hybridschichten. Die Erfindung sieht somit vor, dass die erfindungsgemäße Beschichtung durch den Sol-Gel-Prozess erhältlich ist.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Einbettungsschicht und/oder die Panzerschicht chemisch oder galvanisch aufgebracht sind. Bei der Einbettungsschicht und/oder der Panzerschicht kann es sich um eine Nickelschicht handeln. Eine derartige Einbettungsschicht bzw. die Kombination aus Einbettungsschicht und Panzerschicht hat sich zum Festlegen der Schleifkörper als besonders vorteilhaft herausgestellt.
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Unter Nickelschicht wird im Rahmen der Erfindung eine Schicht verstanden, die Nickel enthält. Selbstverständlich kann diese Schicht auch eine Legierung von Nickel und weiteren Metallen aufweisen.
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Die Schleifkörper können beispielsweise Diamant- oder Korund- oder andere Partikel oder einen Mischung aus diesen sein. Derartige Schleifkörper sind aufgrund ihrer besonders hohen Härte besonders vorteilhaft und weisen ein vorteilhaftes Verschleißverhalten auf.
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In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die Beschichtung eine Schichtdicke zwischen 0,2 und 30 μm, vorzugsweise 0,2 bis 10 μm, aufweist.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Beschichtung eine von der Einbettungsschicht oder Panzerschicht unterschiedliche Farbe aufweist. Unter unterschiedlicher Farbe im Rahmen der Erfindung wird ein Farbunterschied verstanden, der für das menschliche Auge wahrnehmbar ist.
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Dadurch kann erreicht werden, dass der Benutzer bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Schleifinstrumentes erkennen kann, wenn zumindest Teilbereiche des Schleifinstrumentes verschlissen sind, da an diesen die erfindungsgemäße Beschichtung durch Abrasion oder die chemische, thermische oder mechanische Belastung beim Reinigungsprozess abgetragen ist und somit aufgrund des Farbunterschiedes die darunter liegende Einbettungsschicht oder Panzerschicht erkennbar ist. Dadurch wird erreicht, dass ein zumindest in Teilbereichen verschlissenes Instrument rechtzeitig ausgetauscht werden kann, bevor Personen direkten Kontakt mit der beispielsweise Nickel enthaltenen Einbettungsschicht oder Panzerschicht erhalten. Bei besonderen Ausführungsformen der Panzerschicht sind diese glänzend ausgestaltet, so dass ein Verschleiß besonders deutlich erkennbar ist, da die umgebende Beschichtung zumeist eine mattere und andersfarbige Oberfläche besitzt.
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In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die Beschichtung eine erste und eine zweite Schicht aus oxidkeramischen oder keramisch-organischen Material aufweist, wobei die erste Schicht auf der Einbettungsschicht oder der die Einbettungsschicht bedeckende Panzerschicht aufgebracht ist.
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Dadurch wird erreicht, dass bei einem Verschleiß des Instrumentenkopfes, bei dem die zweite äußere Schicht der Beschichtung teilweise abgetragen wird, die erste Schicht, die die Einbettungsschicht oder die Panzerschicht bedeckt, weiterhin vorhanden bleibt. Dadurch kann ein Kontakt von Personen mit der Einbettungsschicht oder der Panzerschicht, die beispielsweise Nickel enthalten kann, vermieden werden, da diese weiterhin durch die erste Schicht abgedeckt werden.
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Dabei kann vorgesehen sein, dass die erste Schicht eine von der zweiten Schicht unterschiedliche Farbe aufweist. Dadurch kann die Beschichtung als Verschleißanzeige genutzt werden, da der Benutzer aufgrund des Farbunterschiedes der ersten Schicht zu der zweiten Schicht erkennen kann, wenn Bereiche des Instrumentenkopfes verschlissen sind, so dass die zweite Schicht abgerieben wird und die erste Schicht für den Benutzer erkennbar wird.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass eine Fixierschicht zwischen der Einbettungsschicht und einem Grundkörper des Instrumentenkopfes angeordnet ist. Mittels der Fixierschicht lassen sich die Schleifkörper bei der Herstellung des Instrumentenkopfes an dem Grundkörper des Instrumentenkopfes vorfixieren, bevor anschließend die Einbettungsschicht zur endgültigen Befestigung aufgebracht wird.
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Die Erfindung sieht ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Schleifinstrumentes, insbesondere eines zuvor beschriebenen Schleifinstruments, mit folgenden Schritten vor:
- – Aufbringen einer Einbettungsschicht auf einem Instrumentenkopf und Einbetten von Schleifkörpern in die Einbettungsschicht
- – Bereitstellen eines Sols
- – Auftragen des Sols auf den Instrumentenkopf
- – Umwandeln des Sols in ein Gel
- – Trocknen des Gels zu einer oxidkeramischen oder keramisch-organischen Beschichtung.
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Mittels eines derartigen Verfahrens lässt sich ein erfindungsgemäßes rotierendes Schleifinstrument in besonders vorteilhafter Weise herstellen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann vorgesehen sein, dass die Einbettungsschicht mit einer Panzerschicht abgedeckt ist. Das Sol wird somit entweder auf die Einbettungsschicht oder auf die die Einbettungsschicht abdeckende Panzerschicht aufgetragen.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Auftragen des Sols über ein nasschemisches Beschichtungsverfahren, vorzugsweise über Dip-Coating oder Spin-Coating, erfolgt. Das Aufbringen der Einbettungsschicht und/oder der Panzerschicht kann chemisch oder galvanisch erfolgen.
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Die Schleifkörper können an dem Instrumentenkopf mittels einer Fixierschicht fixiert werden und anschließend wird die Einbettungsschicht aufgebracht. Das Auftragen der Fixierschicht kann beispielsweise chemisch oder galvanisch erfolgen. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass die Schleifkörper zusammen mit der Einbettungsschicht aufgebracht werden.
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Das Sol kann auf Basis von Metallalkoholat und/oder organisch modifiziertem Silan hergestellt sein. Das Metallalkoholat und/oder das Silan kann einzeln oder als Gemisch mit weiteren Metallalkoholaten oder organisch modifizierten Silanen verwendet werden.
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Das erfindungsgemäße Schleifinstrument ist insbesondere für den Einsatz im zahnmedizinischen Bereich oder im Haut- und/oder Hand- bzw. Fußpflegebereich geeignet. Ein Einsatz in anderen Bereichen, beispielsweise bei der feinmechanischen Bearbeitung von Metallen, ist jedoch auch möglich.
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Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Figuren die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen rotierenden Schleifinstrumentes,
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2 eine schematische Teilschnittdarstellung des Instrumentenkopfes eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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3 eine schematische Teilschnittdarstellung eines Instrumentenkopfes gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung und
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4 eine schematische Teilschnittdarstellung eines Instrumentenkopfes eines dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
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In 1 ist ein erfindungsgemäßes rotierendes Schleifinstrument 1 schematisch dargestellt. Das Schleifinstrument weist einen Instrumentenkopf 3 und einen Schaft 5 auf. Der Schaft 5 kann beispielsweise aus metallischem Material bestehen.
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Wie aus den 2 bis 4 hervorgeht, in denen unterschiedliche Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dargestellt sind, weist der Instrumentenkopf 3 eine Einbettungsschicht 7 mit in der Einbettungsschicht 7 eingebetteten Schleifkörpern 9 auf. Die Schleifkörper 9 können beispielsweise Diamantkörner sein.
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Ein Metallgrundkörper 11 des Instrumentenkopfes 3 ist mit einer Fixierschicht 13 beschichtet. Diese Fixierschicht 13, die beispielsweise chemisch oder galvanisch aufgebracht sein kann, dient bei der Herstellung des Instrumentenkopfes 3 zu einer Vorfixierung der Schleifkörper 9. Anschließend wird dann die Einbettungsschicht 7 aufgetragen.
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Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Einbettungsschicht 7 mit einer Beschichtung 15 aus einem oxidkeramischen oder keramisch-organischen Material beschichtet. Diese Beschichtung 15 ist vorzugsweise eine Sol-Gel-Schicht. Diese Schicht hat den Vorteil, dass die Einbettungsschicht 7, die beispielsweise Nickel enthalten kann, von der Beschichtung 15 abgedeckt wird, so dass ein direkter Kontakt einer Person mit dem Nickel bei der Verwendung des Schleifinstrumentes 1 verhindert werden kann. Wenn das erfindungsgemäße Schleifinstrument beispielsweise im zahnmedizinischen Bereich oder bei der Hautpflege bzw. der Hand- und Fußpflege eingesetzt wird, wird somit verhindert, dass empfindlich auf Materialien der Einbettungsschicht reagierende Personen direkten Kontakt mit dieser Schicht erhalten.
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Wie aus 2 ersichtlich ist, ist diese Beschichtung 15 zunächst auch auf den Schleifkörpern 9 aufgetragen. Bei der Benutzung des Instrumentes werden jedoch die die Schleifkörper 9 abdeckende Bereiche der Beschichtung 15 sehr schnell abgeschliffen, so dass an den Schleifkörper 9 freie Oberflächen zum Schleifen entstehen.
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Die Beschichtung 15 kann eine Schichtdicke zwischen 0,2 und 30 μm, vorzugsweise 0,2 bis 10 μm, aufweisen.
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Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen der Einbettungsschicht 7 und der Beschichtung 15 eine Panzerschicht 17 vorgesehen. Die Panzerschicht 17 sorgt für eine höhere Stabilität der Einbettung der Schleifkörper 9 und dem Schutz der Einbettungsschicht. Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel bedeckt die Beschichtung 15 die Panzerschicht 17, die ebenfalls Nickel enthalten kann, so dass ein Kontakt von Personen mit der Panzerschicht 17 vermieden werden kann.
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Bei dem in 2 bzw. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Beschichtung 15 eine von der Einbettungsschicht 7 bzw. der Panzerschicht 17 unterschiedliche Farbe aufweist. Dadurch kann der Benutzer erkennen, wenn aufgrund von Verschleiß Bereiche der Beschichtung 15 abgetragen sind, so dass die darunter liegende Panzerschicht 17 bzw. Einbettungsschicht 7 sichtbar wird. Dadurch erhält der Benutzer einen Verschleißindikator, so dass der Benutzer das Schleifinstrument 1 rechtzeitig austauschen kann.
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Das in 4 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel. Der Unterschied besteht darin, dass die Beschichtung 15 eine erste Schicht 15a und eine zweite Schicht 15b aus oxidkeramischem oder keramisch-organischem Material aufweist. Dadurch wird erreicht, dass bei dem Abschleifen der zweiten Schicht 15b, die außenliegend ist, die Einbettungsschicht 7 und die Panzerschicht 17 weiterhin durch die erste Schicht 15a abgedeckt bleiben. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die erste Schicht 15a eine von der zweiten Schicht 15b unterschiedliche Farbe aufweist, so dass der Abtrag der zweiten Schicht 15b optisch für den Benutzer erkennbar ist.
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Die erfindungsgemäße Beschichtung 15 hat den besonderen Vorteil, dass neben dem Abdecken der beispielsweise Nickel enthaltenen Einbettungsschicht 7 bzw. Panzerschicht 17 darüber hinaus aufgrund der großen Härte eine zusätzliche Stabilität der Einbettung der Schleifkörper 9 bereitstellt. Ferner weist die Beschichtung 15 eine für die Reinigung vorteilhafte Oberfläche auf, so dass die Gefahr von Rückständen an den Oberflächen zwischen den Schleifkörpern nach einer Reinigung reduziert wird.
